一种稀硫酸自动配置装置及控制方法与流程

[0001]
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种稀硫酸自动配置装置及控制方法。


背景技术：

[0002]
硫酸是一种活泼的二元无机强酸，具有很强的腐蚀性和氧化性，高浓度的硫酸具有强烈的吸水性，与水混合时会放出大量热量，如果散热不良或操作不当，容易产生严重的安全事故。市场上通常出售的是98%的浓硫酸，而实际使用时一般采用的是低浓度的稀硫酸，因此需要对浓硫酸进行稀释。
[0003]
在有色湿法冶金生产中，许多工艺例如有机溶剂萃取、分离杂质提取金属及其化合物都需要在硫酸的水溶液进行，因此需要消耗大量的稀硫酸。目前对硫酸主要靠人工经验配置，部分采用了体积法配置。人工配置效率低下，配置精度不高，工作量大，不利于稳定生产。另外，硫酸是一种危险液体，人工配置硫酸安全性不高。采用体积法配置时，当浓硫酸浓度发生变化时，配置精度降低，存在不能实现高精度配置等缺陷。


技术实现要素：

[0004]
本发明提供了稀硫酸自动配置装置及控制方法，目的在于解决现有浓硫酸配置过程中大量依靠人工，效率低，安全性差的问题。
[0005]
为此，本发明采用如下技术方案：一种稀硫酸自动配置装置，包括纯水储槽、浓硫酸储槽、配酸槽、稀硫酸储槽和控制器；所述纯水储槽上设有进水口、出水口和纯水液位计，进水口上连接有补水管和补水阀，出水口通过输水管连接至配酸槽，输水管上设有输水泵、输水流量计和输水阀；所述浓硫酸储槽上设有进液口、出液口和浓硫酸液位计，进液口上连接有补酸管和补酸阀，出液口通过输酸管连接至配酸槽，输酸管上设有输酸泵、输酸流量计和输酸阀；所述配酸槽底部设有出液口，上部设有配酸液位计、硫酸浓度计和温度计；配酸槽的出液口和配酸槽上部之间设有循环管道，所述循环管道上设有循环泵和循环阀；循环泵的出液口上通过排酸管连接至稀硫酸储槽，排酸管上设有排酸阀，稀硫酸储槽上还设有稀硫酸液位计；所述控制器分别与所述各液位计、流量计、泵、阀以及温度计信号连接。
[0006]
进一步地，所述纯水储槽、浓硫酸储槽、配酸槽和稀硫酸储槽为塑料材料或玻璃材质。
[0007]
进一步地，所述输水流量计为金属管转子流量计、涡轮流量计或科氏力质量流量计，所述输酸流量计为电磁流量计。
[0008]
进一步地，所述硫酸浓度计为比重型浓度计。
[0009]
进一步地，所述纯水液位计、浓硫酸液位计、配酸液位计和稀硫酸液位计为雷达液位计或超声波液位计。
[0010]
进一步地，所述输水阀为球阀结构，所述输酸阀为球阀或蝶阀结构。
[0011]
进一步地，所述控制器为嵌入式配酸控制器，所述温度计为pt100热电阻型温度计。
[0012]
一种稀硫酸自动配置装置的控制方法，包括以下步骤：（1）输入数值：通过控制器输入所需的稀硫酸浓度和体积，控制器计算出所需纯水和浓硫酸的量；（2）补水补酸：控制器通过纯水液位计获取纯水储槽中的纯水储量，若纯水储量小于步骤（1）中的纯水需求量，则启动补水阀向纯水储槽中通入纯水，直至纯水储量大于等于所需纯水量，然后关闭补水阀；同理，通过浓硫酸液位计获取浓硫酸储槽中的浓硫酸储量，然后补充浓硫酸；（3）输入纯水：控制器打开输水泵和输水阀，通过输水管向配酸槽中输入纯水，控制器通过输水流量计获取输入的纯水量，当输入的纯水量达到所需纯水量时，关闭输水泵和输水阀；（4）输入浓酸：控制器首先打开循环泵和循环阀，使配酸槽内的纯水开始循环；再打开输酸泵和输酸阀，通过输酸管向配酸槽中输入浓硫酸，控制器通过输酸流量计获取输入的浓硫酸量，当输入的浓硫酸量达到所需浓硫酸量时，先关闭输酸泵，再关闭输酸阀；（5）浓度调整：所述硫酸浓度计测量配酸槽内硫酸的浓度，若浓度小于步骤（1）所需浓度，根据配酸液位计测得的体积，控制器计算出需要补充的浓硫酸量，然后启动输酸泵和输酸阀补充浓硫酸，直至浓度满足要求；若浓度大于步骤（1）所需浓度，根据配酸液位计测得的体积，控制器计算出需要补充的纯水量，然后启动输水泵和输水阀补充纯水，直至浓度满足要求；（6）排酸：控制器打开排酸阀，将配置好的稀硫酸通过排酸管排入至稀硫酸储槽，完成配酸作业。
[0013]
进一步地，所述步骤（4）中，温度计实时检测配酸槽内的温度，当温度超过安全阈值时，控制器顺序关闭输酸泵和输酸阀，停止进酸；当温度低于安全阈值时，重新启动输酸泵和输酸阀，开始进酸；进酸结束后，循环泵继续工作，使浓硫酸与纯水充分混合，工作一定时长后，循环泵停止工作。
[0014]
进一步地，所述步骤（1）中，输入数值前，控制器首先通过稀硫酸液位计2测量稀硫酸储槽中的稀硫酸储量；若稀硫酸储槽中剩余的稀硫酸浓度与需要配置的稀硫酸浓度不同，需要将稀硫酸储槽中剩余的稀硫酸排出；若稀硫酸储槽中剩余的稀硫酸浓度与需要配置的稀硫酸浓度相等，则从需要配置的稀硫酸量中减去剩余稀硫酸储量。
[0015]
本发明的有益效果在于：1.该装置由纯水储槽、浓硫酸储槽、配酸槽、稀硫酸储槽配合相关的检测仪表、控制阀门和控制器构成，可实现硫酸自动稀释作业；2.控制器内置硫酸配置关系函数，配合液位计、流量计等仪表，通过设定稀硫酸浓度值，自动计算配酸过程需要的纯水和浓酸量，可实现0-60%硫酸浓度范围内的自动配置，满足了大部分湿法冶金硫酸溶液的自动配置，提高自动化水平，降低工人劳动强度；
3.通过硫酸浓度计在线检测配置好的硫酸浓度，控制器设定允许误差，当误差超过设定值后，进行二次配置，有效度提升了配置精度；4.配酸槽设置了温度计，配酸过程中，当温度超过设定值时，自动切断浓酸，提高配酸过程的安全性。
附图说明
[0016]
图1是本发明的结构原理图；图中：1-补水管，2-补水阀，3-纯水储槽，4-纯水液位计，5-补酸管，6-补酸阀，7-浓硫酸储槽，8-浓硫酸液位计，9-输水泵，10-输水流量计，11-输水阀，12-输酸泵，13-输酸流量计，14-输酸阀，15-配酸液位计，16-硫酸浓度计，17-温度计，18-循环泵，19-配酸槽，20-循环阀，21-排酸阀，22-稀硫酸储槽，23-稀硫酸液位计，24-控制器，25-输水管，26-输酸管，27-循环管道，28-排酸管。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图对本发明作进一步说明：如图1所示，一种稀硫酸自动配置装置，包括纯水储槽3、浓硫酸储槽7、配酸槽19、稀硫酸储槽22和控制器24。纯水储槽3、浓硫酸储槽7、配酸槽19和稀硫酸储槽22为塑料材料或玻璃材质，控制器24为嵌入式配酸控制器，型号为ngy-bs-ps。
[0018]
纯水储槽3上设有进水口、出水口和纯水液位计4，进水口上连接有补水管1和补水阀2，出水口通过输水管25连接至配酸槽19，输水管25上设有输水泵9、输水流量计10和输水阀11。浓硫酸储槽7上设有进液口、出液口和浓硫酸液位计8，进液口上连接有补酸管5和补酸阀6，出液口通过输酸管26连接至配酸槽19，输酸管26上设有输酸泵12、输酸流量计13和输酸阀14。配酸槽19底部设有出液口，上部设有配酸液位计15、硫酸浓度计16和温度计17；配酸槽19的出液口和配酸槽19上部之间设有循环管道27，循环管道27上设有循环泵18和循环阀20；循环泵18的出液口上通过排酸管28连接至稀硫酸储槽22，排酸管28上设有排酸阀21，稀硫酸储槽22上还设有稀硫酸液位计23。
[0019]
输水流量计10为金属管转子流量计、涡轮流量计或科氏力质量流量计，输酸流量计13为电磁流量计。纯水液位计4、浓硫酸液位计8、配酸液位计15和稀硫酸液位计23为雷达液位计或超声波液位计，硫酸浓度计16为比重型浓度计，温度计17为pt100热电阻型温度计。补水阀2和输水阀11为球阀，材料为304不锈钢；输酸阀14为球阀或蝶阀结构，材料为316l不锈钢或普通钢衬ptfe；控制器24分别与上述各液位计、流量计、泵、阀以及温度计17信号连接。
[0020]
一种稀硫酸自动配置装置的控制方法，包括以下步骤：（1）输入数值：通过控制器24输入所需的稀硫酸浓度和体积，控制器24计算出所需纯水和浓硫酸的量；此外，输入数值前，控制器24首先通过稀硫酸液位计232测量稀硫酸储槽22中的稀硫酸储量；若稀硫酸储槽22中剩余的稀硫酸浓度与需要配置的稀硫酸浓度不同，需要将稀硫酸储槽22中剩余的稀硫酸排出；若稀硫酸储槽22中剩余的稀硫酸浓度与需要配置的稀硫酸浓度相等，则从需要配置的稀硫酸量中减去剩余稀硫酸储量。
[0021]
（2）补水补酸：控制器24通过纯水液位计4获取纯水储槽3中的纯水储量，若纯水储量小于步骤（1）中的纯水需求量，则启动补水阀2向纯水储槽3中通入纯水，直至纯水储量大于等于所需纯水量，然后关闭补水阀2；同理，通过浓硫酸液位计8获取浓硫酸储槽7中的浓硫酸储量，然后补充浓硫酸。
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（3）输入纯水：控制器24打开输水泵9和输水阀11，通过输水管25向配酸槽19中输入纯水，控制器24通过输水流量计10获取输入的纯水量，当输入的纯水量达到所需纯水量时，关闭输水泵9和输水阀11。
[0023]
（4）输入浓酸：控制器24首先打开循环泵18和循环阀20，使配酸槽19内的纯水开始循环；再打开输酸泵12和输酸阀14，通过输酸管26向配酸槽19中输入浓硫酸，控制器24通过输酸流量计13获取输入的浓硫酸量，当输入的浓硫酸量达到所需浓硫酸量时，先关闭输酸泵12，再关闭输酸阀14。
[0024]
温度计17实时检测配酸槽19内的温度，当温度超过安全阈值60℃时，控制器24顺序关闭输酸泵12和输酸阀14，停止进酸；当温度低于60℃时，重新启动输酸泵12和输酸阀14，开始进酸；进酸结束后，循环泵18继续工作，使浓硫酸与纯水充分混合，工作10～15min后，循环泵18停止工作。
[0025]
（5）浓度调整：硫酸浓度计16测量配酸槽19内硫酸的浓度，若浓度小于步骤（1）所需浓度，根据配酸液位计15测得的体积，控制器24计算出需要补充的浓硫酸量，然后启动输酸泵12和输酸阀14补充浓硫酸，直至浓度满足要求；若浓度大于步骤（1）所需浓度，根据配酸液位计15测得的体积，控制器24计算出需要补充的纯水量，然后启动输水泵9和输水阀11补充纯水，直至浓度满足要求；（6）排酸：控制器24打开排酸阀21，将配置好的稀硫酸通过排酸管28排入至稀硫酸储槽22，完成配酸作业。
[0026]
控制器24内置硫酸溶液中溶质与质量分数对照表，配酸前，对控制器24进行初始设置：设定浓硫酸质量分数a1、稀硫酸质量分数a2，设定配置允许误差e，循环时间t，设定稀硫酸储槽22液位上限值lh1、下限值ll1和储槽截面积s1，设定浓酸储槽截面积s2，设定配酸槽19温度上限t。
[0027]
稀硫酸液位计23实时检测稀酸储槽的液位值l1,并与稀硫酸储槽22下限值ll1比较，比值大于0时，停止不配酸，当比值小于0时，控制器24自动计算需要配置稀酸量q1。
[0028]
式中：q1——需要配酸量（单位：m
³
）s1——稀酸储槽截面积（单位：
㎡
）lh1——稀酸储槽液位上限值（单位：m）l1——稀酸储槽当前液位测量值（单位：m）控制器24根据q1,计算需要配置浓酸量和水量控制器24根据q1,计算需要配置浓酸量和水量式中：q
酸
——配置中需要的浓酸量（单位：m
³
）q
水
——配置中需要的纯水量（单位：m
³
）
q1——配酸量（单位：m
³
）ρ2浓酸密度值（kg/m
³
）a
2 稀酸质量分数（%）ρ1浓酸密度值（kg/m
³
）需要说明的是，以上仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。